Tipos de Fórmulas usadas em Estequiometria


A expressão estequiometria tem origem na palavra grega stoikheion, que significa elemento, e metriã, que quer dizer medida. A palavra “estequiométrico” é utilizada regularmente no ramo da termodinâmica para relatar uma mistura ideal entre um combustível e um ar.

A estequiometria fundamenta-se na lei das proporções definidas, lei de conservação das massas e na lei das proporções múltiplas. De maneira geral, as reações químicas estabelecem porções determinadas de compostos químicos. Uma vez que a matéria não pode ser gerada e nem destruída, a quantidade de cada substancia deve ser sempre a mesma, no decorrer da reação e após o seu término, ou seja, a quantidade de substancia A no reagente deve ser a mesma encontrada no produto.

Fórmulas usadas em Estequiometria

Esse método é muito utilizado para equilibrar equações químicas, como por exemplo, na reação exotérmica de hidrogênio e oxigênio para formar a água descrita abaixo:

H2 + O2 ? H2O

Porém, essa reação não está balanceada corretamente, ou seja, não mostra as quantidades correta dos reagentes e do produto final.

2H2 + O2 ? 2H2O

A equação acima demonstra uma estequiometria correta e, por isso, é denominada de equação balanceada, que indica o mesmo número de partículas de cada modelo dos dois lados da equação. Existem quatro hidrogênios no lado dos reagentes e, também, quatro hidrogênios do lado do produto, da mesma forma que os oxigênios, com isso a massa é preservada.

A expressão estequiometria também é utilizada frequentemente para as quantidades molares dos elementos em misturas estequiométricas. Isso ocorre na estequiometria do hidrogênio e do oxigênio na água que é 2:1.

Em misturas estequiométricas, as quantidades molares sempre serão números inteiros, como determina a lei de proporções múltiplas. Misturas que possuam quantidades molares que não são números inteiros são denominadas de misturas não-estequiométricas.

A estequiometria também pode ser usada para conversão de medidas, como por exemplo, de grama para mols ou de grama para mililitros. Outro uso é encontrar a quantidade correta de reagentes a serem usados em uma reação química.

Entre as etapas fundamentais para solucionar as operações estequiométricas está compreender corretamente as fórmulas químicas. Entre as fórmulas, destacam-se três: fórmula percentual, fórmula mínima e fórmula molecular.

Fórmula percentual

Esse tipo de fórmula mostra a porcentagem, em massa, de cada elemento que aparece na mistura.

Ex: Em 5,32g de pirofosfato de sódio há 1,84 de sódio, 1,24g de fósforo e 2,24g de oxigênio. Para encontrar a porcentagem, em massa, de cada uma dessas partículas, só precisa realizar uma regra de três comum:

– Sódio

5,32g……..100%

1,84g……..x

X= 34,59% de Na

– Fósforo

5,32g……..100%

1,24g……..x

X= 23,31 % de P

– Oxigênio

5,32g……..100%

2,24g………x

X= 42,10% de O

Fórmula mínima

Esse modelo de fórmula mostra a quantidade mínima, em número de mol, de todos os elementos que aparecem na mistura.

Ex: Para encontrar a quantidade mínima entre os compostos dentro da fórmula, só precisa dividir suas massas pelas próprias massas molares. (Na=23g/mol, P=31g/mol, O=16g/mol)

– Sódio: 1,84g = 0,08 mol

23g/mol

– Fósforo: 1,24g = 0,04 mol

31g/mol

– Oxigênio: 2,24g = 0,14 mol

16g/mol

Como todos os valores precisam ser números inteiros, dividem-se todos pelo menor número, que no caso, é 0,04:

– Sódio: 0,08 = 2

0,04

– Fósforo: 0,04 = 1

0,04

– Oxigênio: 0,14 = 3,5

0,04

Como todos os valores ainda não são inteiros, deve-se multiplicá-los por um número que possibilite atingir a menor quantidade em números inteiros que é o 2:

– Sódio: 2×2 = 4

– Fósforo: 1×2 = 2

– Oxigênio: 3,5×2 = 7

Dessa maneira, a fórmula mínima desse elemento é: Na4P2O7

Fórmula molecular

Essa fórmula mostra a quantidade verdadeira em que as moléculas de cada elemento aparecem na mistura. Essa quantia pode ser descoberta por duas maneiras: por meio da fórmula percentual ou por meio da fórmula mínima.

– Através da fórmula percentual

Associando as porcentagens de massa com a massa molecular de cada elemento:

Na = 34,59%

P = 23,31%

O = 42,10%

Massa molecular =266g/mol

Supondo que a forma molecular desse composto seja NaxPyOz, deve-se associar as porcentagens de massa com cada massa atômica e massa molecular:

– Sódio

266…….100%

23x……34,59%

x= 4

– Fósforo

266…….100%

31x…….23,31%

x=2

– Oxigênio

266……..100%

16x……..42,10%

x= 7

Dessa maneira, a fórmula molecular é: Na4P2O7

– Através da fórmula mínima

– Fórmula mínima: Na4P2O7 (Massa molecular=266g/mol)

– Fórmula molecular: (Na4P2O7)n (Massa molecular=266g/mol)

Observa-se que a massa molecular é igual, uma vez que a fórmula molecular é idêntica a fórmula mínima. Porém, isso não acontece em todos os casos.

Consideramos outro exemplo, onde a massa molecular de uma substancia pré-estabelecida é 30g/mol e sua fórmula mínima é igual a CH3. Sua fórmula mínima será?

– Fórmula mínima: CH3 (Massa molecular=15g/mol)

– Fórmula molecular: (CH3)n (Massa molecular=30g/mol)

(Ch3)n=30

n=2

Se n=2, apenas é preciso multiplicar os sinais das partículas da mistura por dois para encontrar a formula molecular. Assim, sua fórmula molecular é C2H6, o que o identifica como um etano.